Технологию проверили на данных космического телескопа James Webb. В результате ученым удалось получить изображение экзопланеты, которую ранее не удавалось обнаружить с помощью стандартных методов обработки.
Как удалось увидеть планету
Результаты исследования опубликованы 4 ноября 2026 года в научном журнале Nature. Международная команда ученых представила новый метод под названием FLIP (Physics-based Learning for Imaging Planets), который объединяет физическое моделирование оптической системы телескопа и методы машинного обучения.
Проблема, с которой столкнулись исследователи, заключается в огромной разнице между яркостью звезды и планеты, вращающейся вокруг нее. Даже молодые и сравнительно крупные экзопланеты могут быть примерно в 100 тысяч раз тусклее своих родительских звезд в ближнем инфракрасном диапазоне.
Поэтому при наблюдениях за такими объектами астрономам необходимо максимально точно отделить свет звезды от излучения планеты. Для этого используют специальные инструменты, в частности коронографы, а также сложные алгоритмы обработки изображений.
Однако традиционные методы имеют ограничения. Они используют эталонные изображения звезд для моделирования и последующего удаления их света. При этом даже небольшие изменения положения телескопа, температуры или оптических характеристик могут повлиять на результат. В итоге часть слабого сигнала планеты теряется.
Новый метод FLIP работает иначе. Он строит физическую модель того, как свет проходит через оптическую систему телескопа и формирует изображение. Затем алгоритм корректирует параметры этой модели, чтобы максимально точно воспроизвести наблюдаемое свечение звезды и отделить его от более слабого сигнала окружающих объектов.
Для настройки модели исследователи использовали автоматическое дифференцирование – вычислительный метод, позволяющий эффективно оптимизировать большое количество параметров.
James Webb обнаружил планету, которую раньше не удавалось увидеть
Фото: nature.com
Технологию проверили на реальных наблюдениях космического телескопа James Webb, полученных с помощью его камеры ближнего инфракрасного диапазона NIRCam.
В результате чувствительность обнаружения экзопланет удалось повысить в 2–15 раз по сравнению со стандартными методами обработки изображений.
Особое внимание исследователей привлекла планета 51 Eridani b, расположенная за пределами Солнечной системы. С помощью FLIP ученые впервые получили ее изображение на длине волны 4,3 микрометра. При использовании стандартного алгоритма обработки на этих наблюдениях планету обнаружить не удалось.
Эта длина волны особенно интересна астрономам, поскольку в данном диапазоне находится полоса поглощения углекислого газа. Изучение излучения планеты в этой области спектра может помочь исследовать состав ее атмосферы и оценить содержание тяжелых элементов.
Кроме того, исследователи проверили технологию на данных других звездных систем, в том числе на наблюдениях, в которых между получением эталонных и основных изображений прошло несколько месяцев. Новый алгоритм также показал преимущество в таких условиях.
Поможет ли открытие найти планеты, похожие на Землю
Авторы исследования считают, что разработка может расширить возможности прямого наблюдения экзопланет. В первую очередь речь идет о более тусклых, холодных, маломассивных или старых планетах, которые сложнее обнаружить на фоне света звезд.
В перспективе метод FLIP можно адаптировать для других наземных и космических обсерваторий. Среди возможных направлений применения исследователи называют будущий космический телескоп Nancy Grace Roman и проект Habitable Worlds Observatory, одна из основных научных задач которого – поиск и изучение планет, похожих на Землю, вокруг других звезд.
При этом ученые подчеркивают, что новая технология пока не означает, что астрономы уже научились обнаруживать аналоги Земли. Для этого потребуются дальнейшее совершенствование алгоритма, снижение вычислительных затрат и дополнительные испытания на данных других телескопов.
Тем не менее результаты работы показывают, что сочетание физического моделирования и современных вычислительных методов может помочь преодолеть одно из серьезных ограничений прямого наблюдения далеких планет.
Ранее ученые выяснили, что звуковые волны могут помочь в борьбе с агрессивной опухолью мозга. К такому выводу пришли американские исследователи.